像质参数测试第三讲 | 横向色差

概念解读

色差/ChromaticAberration/

色差（CA）是降低镜头性能的几种像差之一（其他像差：彗差、散光、球面像差和视场曲率）。色差的产生是因为透镜对不同波长的色光有不同的折射率，这也称为色散现象。

根据不同平面的波长色散，色差可以分为两种类型：纵向色差和横向色差。色差在图像边缘位置的切向边最为明显。

镜头设计一直将实现色差最小化作为重要目标。镜头是由具有不同色散的玻璃元件组合而成的，所以在不同类型的镜头中都存在色差问题，比较明显的是广角镜头、长焦镜头和变焦镜头。

图的上部分出现绿色的色差，下半部分出现了紫色的色差。

色差类型

纵向色差

纵向色差（LongitudinalChromaticAberration）是指在同一介质内，不同颜色的光线的波长不同，焦距也不同。由于焦距不同不能汇聚在同一平面上，而产生的色差。它不能从单一的图像中测量（影响MTF）。

纵向色差的图像会在物体边缘呈现出红、绿、蓝或这些颜色的结合。一个强光快镜头比慢小孔慢速镜头更可能出现纵向色差。

横向色差

横向色差（LateralChromaticAberration）是指在同一介质内不同颜色的光线的波长不同，放大倍率也不同。由于放大倍率不同，而产生的色差叫横向色差，也叫“彩色边纹”。

不同于纵向色差，横向色差不会出现在图像中间，一般出现在图像边缘高对比度的区域。鱼眼、广角和低质量的镜头经常出现蓝紫边现象。

我们可以在ISP环节对色差进行优化，因此在许多相机的设计过程中，色差的问题不再是困难因素。色差有时会与另一种效应相混淆，我们称之为像素偏移（色彩空间偏移），这种偏移通常在传感器上是均匀的，是由多芯片传感器的物理错位或去马赛克错误引起。

人们也会把紫边误认为是色差，但它却不是色差，它是传感器中的一种饱和现象，是由高饱和的像素点溢出到附近的不饱和像素点造成的（微小像素（2μm）的相机中最为严重），之所以是紫色的，是因为大多数传感器对绿色最敏感，会有强烈的绿色偏色。而算法的色彩校正会提高红色和蓝色（紫色）成分使图像变得中性。因此，像素会呈现出紫色。

测试技巧

色差最佳测量位置是被拍摄图像的侧面或角落的（近）切向边缘，切向曲线和径向线（相差90度）如边缘B（下图），在径向边缘上却是不可测的，如A（下图）。

测试横向色差的最佳位置是测试卡的左右两边边缘位置的近垂直边缘。在上面的测试图说明中以酒红色和蓝色显示。所以，正印推荐使用SFR测试卡进行测试分析（典型的SFR边缘相对于垂直和水平的角度在3到7度之间），对测试色差效果要好得多。

针对横向色差（CA）测试，我们可以选择合适的图像测试卡，以此评估一个成像系统的CA值，具体可以参考CA这一客观指标。在标准图像质量实验室内，拍摄专业的测试卡，通过软件分析得到数据结果。表明横向色差的严重程度。

常见的测试卡为ISO12233:2000测试卡，SFRplus测试卡和eSFR-ISO测试卡。对于这几种图卡的分析，不推荐使用ISO12233:2000测试卡来测试，因为老版的ISO12233:2000测试卡的测试边缘（斜边）数量非常有限。所以我们推荐使用点状图测试卡、SFRplus测试卡或eSFR-ISO测试卡（有多种尺寸和介质可供选择）测试分析。